年1月，德*在斯大林格勒的失败已成定局，不仅是保卢斯的第6集团*，罗马尼亚第3、第4集团*和意大利的第8集团*也已经或正在被苏*全部歼灭。同时解救第6集团*的霍利德集群和霍特集群也遭受了重大损失，不得不向西撤退。
在苏德战场中段和南段的连接处、顿河上游的沃罗涅日地区至顿河大弯曲部，德*在年7月实施的蓝色1号和2号行动中，夺取了顿河以西地区，并攻占了顿河东岸的沃罗涅日。苏*布良斯克方面*左翼和沃罗涅日方面*与德*第2集团*和匈牙利第2集团*形成对峙，苏*在随后的几个月发动了几次反攻，但没能改变战场态势。
年11月，苏*自斯大林格勒地区开始反攻，顿河中游的西南方面*和顿河方面*渡过顿河，向当面德*发动进攻，德*则不断向西败退。按照苏*统帅部的统一部署，沃罗涅日地区苏*也奉命实施反攻，以扩大年冬季反攻的战果。
德*的第2集团*和匈牙利第2集团*是德*B集团*群仅剩的部队，这两支部队部署在顿河上游，一方面承担斯大林格勒进攻部队的掩护任务，另一方面则负责保护德*中央集团**群和南方集群的衔接部，特别是库尔斯克和哈尔科夫方向的安全。
苏*统帅部急于在沃罗涅日进攻，还有一个重要的原因就是改善苏*的运输补给线。在斯大林格勒，还没有被消灭的德*第6集团*，仍然切断着苏*的铁路线。导致参加反攻的苏*西南方面*、顿河方面*和斯大林格勒方面*缺少补给，进攻已经难以为继。而苏*另一条从莫斯科经沃罗涅日再南下的铁路线，则在利斯基至坎捷米罗夫卡之间被德*第2集团*和匈牙利第2集团*切断。所以，苏*的反攻第一个要达成的目的就是打通铁路运输线。
苏*沃罗涅日方面*在瓦杜丁调任西南方面*后，再次任命戈利科夫担任方面*司令员。方面*下辖第38、第60和第40集团*，第3坦克集团*，独立第18步兵*和空*第2集团*，总兵力34.7万人。拥有坦克辆，飞机架。在沃罗涅日方面*的北面，是布良斯克方面*左翼，指挥方面*的是列伊捷尔，方面*在这个方向部署的是第13集团*；在沃罗涅日方面*的南面，是瓦杜丁的西南方面*右翼第6集团*。
苏*发起反攻的部队总计50.2万人。
德*B集团*群部署在这里的兵力有30个师、40万人。其中，北面的是德*第2集团*；中段是匈牙利第2集团*和划归匈*指挥的德*第24装甲*；南面是意大第8集团*残部。
苏*要进攻的利斯基至卡捷米罗夫卡的铁路线地段，位于匈牙利和意大利*队负责防御的中段和南段。包括匈*7个师，兵力10万人；意大利阿尔卑斯*的3个师，兵力3~4万人，以及德*第24装甲*和意大利第2*。相比于以前的建制完整，德*和仆从国的战斗序列越来越混乱，很多部队都在此前的战斗中消耗巨大，或者建制残缺，没有来得及补充兵员。
更可怕的是，此时的轴心国*队已成惊弓之鸟，特别是匈牙利和意大利*队，作战意志完全丧失。匈牙利执*霍尔蒂已经暗示自己的部队，他将尽快让匈牙利第2集团*返回国内。墨索里尼则直接向希特勒建议在东线停战，联合苏联对付英美。
戈利科夫曾经在年苏*冬季反攻阶段有出色的表现，他也因此从第10集团*司令员晋升为方面*司令员。但在年德*的夏季攻势期间，他指挥的沃罗涅日方面*损失了统帅部划拨给他们的大量坦克部队，还让德*轻易地渡过顿河，攻占沃罗涅日。为此，斯大林一度撤销了戈利科夫的职务，改任方面*副司令员。
苏*为了准备此次进攻，提前进行了充分的侦察和准备。他们发现相比于北面德*第2集团*，中段的匈牙利第2集团*所属部队兵力薄弱。守*阵地共有两道防线，第一道纵深6公里，第二道纵深16~20公里，防线内没有坚固工事。南段意大利第8集团*因为是刚从顿河中游败退下来，还没有来得及构筑工事。而且在冰天雪地中构筑工事，绝不是一件容易的事儿。
为此，戈利科夫决定将主要突击方向定在南段，雷巴尔科指挥的第3坦克集团*将从坎捷米罗夫卡至塔雷地区发起攻击，然后向北急进，与北面和中段苏*达成对轴心国*队的合围。该集团*包括第12、第15坦克*、第7骑兵*、4个步兵师和几个独立坦克旅，共有坦克辆。
苏*在准备期间，为了达成战役的突然性，所有调动都在夜间进行，可能暴露意图的战斗侦察全被禁止。所以，直到苏*发起进攻，轴心国*队还被蒙在鼓里。
此外，为了确保战役能够顺利实施，统帅部委派朱可夫和华西列夫斯基多次前往戈利科夫的指挥部，一方面协调几个方面*的配合，另一方面是为了检查苏*进攻的准备情况。
年1月12日，苏*首先在战线北面发起试探性进攻，以吸引敌*注意力。第40集团*的几个先遣营从顿河西岸、苏*的登陆场出发，进攻匈牙利第7轻装师和德*第步兵团。经过激战，苏*击溃匈牙利*一个团，挺进到匈*防线3公里。
出乎意料的顺利让戈利科夫决定调整计划，继续在已经打开的突破口扩大战果。1月13日，第40集团*继续进攻，战斗还是异常顺利，苏*的炮火击毁了匈*的炮兵观察所，所以步兵和坦克的冲锋中没有遭到匈*的炮火阻击，几乎没有损失的冲入守*阵地，匈*第7轻装师则被打得溃不成*。
为了稳住防线，匈*第3*投入了4个营的预备队，以及德*第装甲支队向苏*反击。但反击失败，而且自身损失惨重。苏*则将突破口扩大到10公里宽、12公里纵深。
在战线中段，苏*独立第18步兵*于1月14日在顿河西岸的登陆场出发，击溃匈*第12轻装师，突向匈*第7*纵深。雷巴尔科指挥的第3坦克集团*则从南面顿河大弯曲部出发，打击德*第24装甲*和意大利第8集团*残部。
由于匈*指挥已经陷入混乱，苏*的进攻非常顺利。在北部和中部，他们击退了匈牙利第4、7*；在南面进攻的第3坦克集团*，所属第12坦克*第一天前进了18公里，第15坦克*前进了20公里，并捣毁了日林地域的德第24装甲**部，该装甲**长也在当天丧命。德*虽然在1月15日投入了预备队第步兵师，也只能暂时减缓一下红*的推进速度。
至1月15日，北面第40集团*和南段第3突击集团*已经完全突破了守*防御，击溃4个师；中段的独立第18步兵*则受阻于匈*第二道防线。轴心国*队的反击一直持续不断，但还是无法阻止苏*从南北两翼的推进。
在此期间，德*第坦克支队装备的T-38轻型坦克和少量的4号坦克与苏*第坦克旅的T-34坦克进行了一场遭遇战。结果苏*的坦克完胜，德*第坦克支队几乎全*覆没。一同参战的匈*第1装甲师也遭遇重创。此战，也标志着苏*坦克部队正在战争中迅速成长。
1月16日，苏*第3突击集团*主力第12和第15坦克*冲进铁路枢纽罗索什，中段的独立第18步兵*也将匈*赶到了铁路以西，逐渐将这一地区的轴心国*队包围。从前线溃退下来的匈*乱作一团，甚至一些*、师一级的指挥部也成了苏*穿插坦克随意打击的目标。
1月17日，北面第40集团*与中段独立第18步兵*会师。1月18日，苏*第3坦克集团*和第40集团*会师。至此，苏*将轴心国13个师包围在阿列克谢耶夫卡以东地区。在包围圈内，匈牙利第2集团*的3个师和德*的2个师被合围在北面的阿列克谢耶夫卡地区；另有2个匈牙利师、3个德国师和3个意大利师被合围在南面的罗索什地区。这次成功的合围，是苏*首次使用坦克部队快速突击，并在大纵深地区将敌*重兵集团合围。此后，苏*使用坦克集群建立合围圈的能力也越来越娴熟。
1月18～19日，苏*迅速建立了包围圈的对外正面：北面的第40集团*右翼兵团在距离被围德匈各师40-50公里处占领了阵地；南面的则由索科洛夫指挥的第3坦克集团*所属骑兵第7*负责。其所属第11骑兵师在坦克部队协同下，于1月19日晨占领了重要的铁路枢纽瓦卢伊基，并俘获了多名德*和意*。
由于苏联游击队事先破坏了这一线的铁路路基，德国人储备在瓦卢伊基的大量物资，包括一些大型粮仓都落入了苏*手中，这对于严重缺少粮食的苏*来说难能可贵。而负责保障沃罗涅日方面*南翼的西南方面*第6集团*也向西推进到艾达尔河。
在狂风暴雪中，没有预设防御阵地，且被分割包围的部队已经无力长久支撑，很快就开始大批放下武器。截至1月19日，就有5.2万名轴心国*人沦为苏*沃罗涅日方面*的俘虏。该方面*同期缴获了辆坦克，1门火炮，挺机枪，门迫击炮，支冲锋枪，支步枪，0匹马，60万发炮弹和座仓库。
包围圈内不愿意放下武器的轴心国*队开始向西突围，其中德*第24装甲*新任*长于1月21日被击毙。1月22日，匈牙利第2集团*下令停止抵抗，一些匈牙利*队随即被编入德*的战斗序列，继续向西突围。至1月31日，包围圈内的战斗基本结束，除少数人逃出包围圈，苏*共俘获8.6万人。自1月12日发起进攻至1月31日，苏*共击毙击伤俘虏轴心国*队14万人。
在歼灭B集团*群中段和南段的杂牌*队后，苏*决定趁势向北面的德*第2集团*防御的地段进攻。此时担任第2集团*司令的是曾担任第11集团*第30**长的扎尔穆特。集团*共辖第13、第7和第55步兵*，总计11个师，其中德国师9个，匈牙利师2个，总兵力12.5万人。
德*第2集团*驻守的地区主要在顿河上游西岸，并在顿河东岸占据着沃罗涅日城。此前，第2集团*和匈*第2集团*在顿河上游建立了一条比较完整的防线，德*居北，匈*和意大利*居中、南段。由于匈牙利第2集团*等部队被歼灭，德*第2集团*在南翼被苏*打开了一个~公里宽的大缺口，而且苏*已经推进到纵深多公里。第2集团*北翼的情况也不容乐观，苏*布良斯克方面*第13集团*威胁着德*防线的左翼；扎尔穆特当面则是戈利科夫指挥的沃罗涅日方面*的第38和60集团*。
鉴于战场态势对德*极为不利，苏*统帅部决定趁势向德*第2集团*进攻，具体部署是：布良斯克方面*第13集团*从北面、沃罗涅日方面*从南面实施夹击，预计在卡斯托尔诺耶会合，将德*第2集团*合围。在合围圈完成后，正面的第38和第60集团*向德*防线实施穿插，达到对德*分割、包围、歼灭的目的，然后苏*继续向库尔斯克进*。
1月24日，南线围歼匈牙利第2集团*还在进行时，苏*第40集团*已经调转方向开始向北突击。曾几何时，这种作战还只属于德*。
经过炮火准备，第40集团*所属第4坦克*的多辆坦克开始突击，进攻的第一天就向北推进了16公里。第二天，苏*第4坦克*因油料不足暂缓了进攻，只推进了10公里，德*则利用这一天修补了一下已经被冲破的防线，可作用几乎为零。
无奈之下，德*第2集团*司令决定放弃顿河东岸的沃罗涅日，以收缩兵力。但德*放火焚城的举动立即引起了苏*的第60集团*的警觉，所以苏*第38和第60集团*也提前行动，从正面向德*发起进攻。
1月26日，苏*南北两路第13和第40集团*全部恢复进攻。1月28日，2个集团*在预定的卡斯托尔诺耶会师，完成了对德*的包围。在合围圈内，有德*7个师和匈牙利*2个师，共10万人，几乎是德*第2集团*的全部，只有第55*的2个师得以逃脱。
在苏*的计划中，歼灭合围圈内德*的任务，应由沃罗涅日方面*参战的第38、第40和第60集团*完成。但苏*显然对近期的胜利冲昏了头脑，从统帅部到方面*将领，他们觉得包围圈内的残敌已经是囊中之物，苏*更大的胜利是向西推进，到库尔斯克、到哈尔科夫，甚至是第聂伯河。
所以，沃罗涅日方面*的3个集团*都只留下少数部队用来围困德*，而将主力部队投入到向西的突击中，绝望中的扎尔穆特迎来的生机。
2月2日，德*冲出了苏*的包围圈，并在接下来的半个月内，连续突破苏*第38集团*的封堵，向西后撤公里，返回德*的防线。整个突围过程中，德*大部分部队得以逃脱，重型武器则全部损失。
至此，苏*在沃罗涅日方向的反攻告一段落。苏*本可以全歼德*B集团*群残部，但因指挥失当，贪功轻敌，导致被围德*6个师逃脱。即便如此，苏*在沃罗涅日方向也取得了相当大的战果。
德*B集团*群经斯大林格勒和沃罗涅日两轮打击，部队已经伤亡殆尽。匈牙利第2集团*全*覆没，意大利阿尔卑斯*只剩下少量部队，编入上述两个仆从国集团*的德*部队也所剩无几，第24装甲*在短短半个月内损失了两位*长。德*第2集团*虽然逃出包围圈，所剩的部队除没有被围的第55*外，其余的6个师疲惫不堪，而且丢失了全部重武器。不久第2集团*迎来了新任司令魏斯，这支在东线最不起眼的集团*也因此得到了庇护，他们是东线少有的几个没有在苏联境内遭到严重损失的集团*。
2月14日，B集团*群司令魏克斯被解职，B集团*群也随即解散，所属部队划归曼施坦因的顿河集团*群指挥。自年7月9日正式成立，至年2月13日解散，B集团*群存在仅7个月，先后经历两任指挥官（冯·博克、魏克斯），它成为东线德*最早撤销的集团*群级战斗序列。
除了部队的严重损失外，德*更大的问题是防线出现了一个巨大的缺口。由于B集团*群的后撤，苏*得以突入德*防线纵深，北面中央集团*群和南面顿河集团*群的侧翼都受到了严重威胁。特别是曼施坦因指挥的顿河集群，他们据守着顿巴斯和罗斯托夫，掩护A集团*群的退路，而兵力则非常空虚。
苏*不想给德*以喘息的时间，他们的兵锋指向了罗斯托夫、斯大林诺和哈尔科夫。